JP2002325437A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の周波数に集中した電磁波ノイズが放出
されることがないスイッチング電源装置を提供する。 【解決手段】 直流電源又は整流平滑された交流電源の
電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ１，
ＤＣ／ＤＣ２を有し、該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を
所望の値に制御する為に該ＤＣ／ＤＣコンバータのスイ
ッチング制御を行なう制御手段と、該スイッチング制御
の為のスイッチング周期とスイッチングＯＮ時間とを指
定する制御信号を出力端子ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を介して
出力する出力手段とを備えた電源制御手段ＣＯＮＴを有
し、前記スイッチング周期を、前記スイッチングＯＮ時
間を変更制御するための制御周期の１乃至整数倍の周期
において、任意のスイッチング周期に変更して設定させ
ることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置に関し、特に、特定周波数の電磁波ノイズの放出を
抑止できるスイッチング電源装置に関する。また、デジ
タル信号により制御するデジタル制御スイッチング電源
装置に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣ／ＤＣコンバータを用いたスイッチ
ング電源装置においては、出力電圧値が目標値になるよ
うに、スイッチング素子がＯＮとされる割合（スイッチ
ングデューティ）を制御している。その場合、通常、該
スイッチングデューティに応じてスイッチングＯＮ時間
を変化させ、スイッチング周期を一定とするＰＷＭ（Ｐ
ｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を
生成させて、スイッチング信号としてスイッチング素子
を駆動させている。

【０００３】該ＰＷＭ信号の生成方法としては、特開平
１１−４１９２５号公報「スイッチング電源」において
開示されているようなデジタル制御スイッチング電源装
置の場合、発振器で生成したクロック信号をカウンタに
よって分周させることにより生成させている。スイッチ
ング電源装置の出力電圧値を精度良く制御する為には、
かかる分周を実施させる為の前記クロック信号の発振周
波数としては、スイッチング電源装置のスイッチング周
波数（前記スイッチング周期の逆数）に対して、１００
乃至１，０００倍の周波数とする必要がある。たとえ
ば、スイッチング周波数を１００ｋＨｚとする場合、ク
ロック信号の発振周波数は１０ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚ
とする必要がある。このように発振周波数の高いクロッ
ク信号を生成させるので、前記発振器としては水晶発振
器が用いられることになる。

【０００４】水晶発振器は、高い周波数でも安定した発
振周波数を得ることができる。その為に、このクロック
信号を分周して得られた前記スイッチング周波数も非常
に安定している。一方、スイッチング電源装置において
は、１００Ｗを越えるような大きなパワーをスイッチン
グする場合があるので、該スイッチング電源装置を組み
込んだ装置からは、スイッチング周波数の整数倍の電磁
波が、電磁ノイズとして放射されてしまう問題がある。

【０００５】一般に、スイッチング電源装置において
は、前述のように、そのスイッチング周波数が非常に安
定している為に、放出される電磁波の周波数が特定の周
波数に集中する結果となる。従来の装置においては、か
かる特定の周波数に敏感な周辺の装置に対し、電磁ノイ
ズの妨害波による影響を与えることが無いように、スイ
ッチング電源装置全体をシールドしたり、スイッチング
電源装置の入出力線にフィルタを追加したりして、特定
周波数の電磁波の放射を少なくするための工夫がなされ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特定周
波数の電磁波の放射を抑止させるために、スイッチング
電源装置をシールドしたり、スイッチング電源装置の入
出力線にフィルタを追加したりするために、スイッチン
グ電源装置が高価になると共に、電源の所要スペースも
大きくなってしまう問題を有している。本発明は、かか
る問題に鑑みてなされたものであり、特定の周波数に集
中した電磁波が放出されることがないスイッチング電源
装置を提供せんとするものである。

【０００７】（請求項１に記載の発明の目的）スイッチ
ングデューティを更新する都度、又は、数回のスイッチ
ングデューティの更新に付き一回の割合で、スイッチン
グ電源装置のスイッチング周期を任意の値に増減させ、
当該スイッチング電源装置のスイッチング周波数を変更
させることにより、スイッチング周波数の整数倍の周波
数として放射される電磁波が特定の周波数に集中するこ
とを防止することにある。

【０００８】（請求項２に記載の発明の目的）隣接する
スイッチングデューティ値の間においては、異なるスイ
ッチング周期を設定させるように構成されているスイッ
チング制御テーブルを用意し、出力電圧の微少な変更に
伴い、スイッチングデューティを更新する為に、設定す
べきスイッチングデューティにより該スイッチング制御
テーブルのスイッチングＯＮ時間とスイッチング周期と
を索引した際に、隣接するスイッチングデューティ間で
は、確実に異なるスイッチング周期が選択されることに
より、スイッチング周波数が変更されて、スイッチング
周波数の整数倍の周波数として放射される電磁波が特定
の周波数に集中することを防止することにある。

【０００９】（請求項３に記載の発明の目的）発振周波
数が一定範囲で変動するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ
ｅｄ Ｌｏｏｐ）回路により、前記スイッチングＯＮ時
間を変更制御するための制御周期とは非同期に変動され
たクロック発振周波数を生成させることにより、スイッ
チング周波数の整数倍の周波数として放射される電磁波
が特定の周波数に集中することを防止することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、直流電源又は整流平滑された交流電源から電圧が供
給されるＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの出力を所望の値に制御する為に該ＤＣ／ＤＣコン
バータのスイッチング制御を行なう制御手段と、該スイ
ッチング制御の為のスイッチング周期とスイッチングＯ
Ｎ時間とを指定する制御信号を生成するための制御カウ
ンタと、該制御カウンタを動作させるクロック信号を生
成するクロック信号生成手段と、を有するスイッチング
電源装置において、前記スイッチング周期を、前記スイ
ッチングＯＮ時間を変更制御するための制御周期の１乃
至整数倍の周期において、任意のスイッチング周期に変
更して設定させることができるスイッチング電源装置と
することを特徴とするものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、直流電源又は整
流平滑された交流電源から電圧が供給されるＤＣ／ＤＣ
コンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を所望の
値にする為に該ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング制
御を行なう制御手段と、該スイッチング制御の為のスイ
ッチング周期とスイッチングＯＮ時間とを指定する制御
信号を生成するための制御カウンタと、該制御カウンタ
を動作させるクロック信号を生成するクロック信号生成
手段と、を有するスイッチング電源装置において、前記
スイッチング周期が、複数種類の時間間隔のスイッチン
グ周期を有し、かつ、前記スイッチングＯＮ時間の割合
を示すスイッチングデューティの値に応じて、複数種類
の時間間隔からなる前記スイッチング周期のいずれかが
選択されるスイッチング制御テーブルを有し、該スイッ
チング制御テーブルの隣接する値を有するスイッチング
デューティ間においては、確実に異なるスイッチング周
期が選択されるように、前記スイッチング制御テーブル
が構成されているスイッチング電源装置とすることを特
徴とするものである。

【００１２】請求項３に記載の発明は、直流電源又は整
流平滑された交流電源から電圧が供給されるＤＣ／ＤＣ
コンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を所望の
値にする為に該ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング制
御を行なう制御手段と、該スイッチング制御の為のスイ
ッチング周期とスイッチングＯＮ時間とを指定する制御
信号を生成するための制御カウンタと、該制御カウンタ
を動作させるクロック信号を生成するクロック信号生成
手段と、を有するスイッチング電源装置において、前記
クロック信号の周波数を、前記スイッチングＯＮ時間を
変更制御するための制御周期と、非同期に変動させるこ
とができるクロック信号生成手段を有しているスイッチ
ング電源装置とすることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るスイッチング電源装
置の一実施形態について、以下に図面を参照しながら説
明する。図１は、請求項１，請求項２，請求項３に記載
のスイッチング電源装置ＳＷＰ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）の回路ブロック
図を示すものである。ここに、本スイッチング電源装置
ＳＷＰは、画像形成装置に直流電源を供給するために用
いられるものである。

【００１４】ＡＣ電源ＡＣから主電源スイッチＳＷ１を
介して、スイッチング電源装置ＳＷＰにＡＣ電圧が供給
されている。主電源スイッチＳＷ１から入力されたＡＣ
電圧は、ダイオードブリッジＤＢ１とコンデンサＣ１と
からなる整流平滑回路に入力され、直流の駆動電圧とさ
れて、第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ１と第二
のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２とに入力されてい
る。なお、第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ１と
第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２とからなる各
コンバータに入力される駆動電圧として、直流電源を用
いる場合においては、当然のことながら、かかる整流平
滑回路を介することなく、直接入力させることになる。

【００１５】また、ダイオードブリッジＤＢ１の出力に
は、スイッチング電源装置ＳＷＰ全体の制御を司る電源
制御手段ＣＯＮＴに対する起動回路を構成する抵抗Ｒ１
とリレーＲＡ２とが接続されている。

【００１６】ここに、第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ
／ＤＣ１が、画像形成装置を構成するハードディスクな
どへのパワー系に用いられる直流電源（具体的には、１
２Ｖの直流電源）を生成出力するものであり、一方の第
二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２が、画像形成装
置の制御系に用いられる直流電源（具体的には、５Ｖの
直流電源）を生成出力するものである。第一のＤＣ／Ｄ
ＣコンバータＤＣ／ＤＣ１に入力された直流電圧は、ト
ランスＴ１１の１次コイルに入力されて、さらに、スイ
ッチ素子ＦＥＴ１１を介して、１次側グランドに入力さ
れる。また、スイッチ素子ＦＥＴ１１とドライブ回路Ｄ
ＲＩＶ１１とにより、トランスＴ１１のトランス駆動回
路が構成されている。ここで、ドライブ回路ＤＲＩＶ１
１は、電源制御手段ＣＯＮＴからＰＷＭ信号を出力する
ＰＷＭ出力ポートＰＷＭ１に接続されていて、該ＰＷＭ
信号により、トランスＴ１１が駆動されることになる。

【００１７】トランスＴ１１の２次コイルはダイオード
Ｄ１１とＤ１２およびチョークコイルＣＨ１１とコンデ
ンサＣ１１とからなる整流平滑回路を介して、スイッチ
ング電源ＳＷＰの第一の出力端子Ｖｏｕｔ１に接続され
ていて、該第一の出力端子Ｖｏｕｔ１の低圧側は、２次
回路のグランドＧＮＤに接続されている。また、第一の
出力端子Ｖｏｕｔ１には、出力電圧を検出する電圧検出
手段ＶＳＥＮ１１が接続されていて、電圧検出手段ＶＳ
ＥＮ１１の検出信号が、電源制御手段ＣＯＮＴ内に設け
られているＡ／Ｄコンバータの入力ポートである検出電
圧入力ポートＶｆ１に接続されている。

【００１８】一方、第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／
ＤＣ２も、図１においては、第一のＤＣ／ＤＣコンバー
タＤＣ／ＤＣ１と同じ機能の箇所には、下１桁目が第一
のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ１と同一の符号で、
２０番台の符号が付されている。２０番台の符号が付さ
れた各箇所は、第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ
１と同一の機能を有するものであり、各箇所の説明は省
略する。

【００１９】更に、第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／
ＤＣ２には、電源制御手段ＣＯＮＴの電源回路が設けら
れており、電源制御手段ＣＯＮＴの該電源回路は、トラ
ンスＴ２１の３次コイルに接続されたダイオードＤ３１
とコンデンサＣ３１と定電圧回路ＣＶ３１と逆流防止用
のダイオードＤ３２とにより構成されていて、駆動電圧
Ｖｏｕｔ３を出力しており、電源制御手段ＣＯＮＴの電
源端子ＶＣＣを介して、駆動電圧が供給される。また、
電源制御手段ＣＯＮＴの電源端子ＶＣＣと低圧側端子で
あるグランドＧＮＤとの間には、バッテリＢ１とダイオ
ードＤ１、さらに、起動回路のリレーＲＡ２により駆動
される接点ｒａ２が直列に接続されている。

【００２０】次に、図２に示す電源制御手段ＣＯＮＴに
ついての説明を行なう。ここに、図２は、図１に示す請
求項１，請求項２，請求項３に記載のスイッチング電源
装置ＳＷＰに搭載されている電源制御手段ＣＯＮＴの回
路ブロック図を示すものである。

【００２１】電源制御手段ＣＯＮＴには、スイッチング
電源装置ＳＷＰ全体の動作をコントロールするマイクロ
プロセッサＣＰＵ，スイッチング電源装置ＳＷＰの第一
の出力端子Ｖｏｕｔ１及び第二の出力端子Ｖｏｕｔ２の
それぞれの出力電圧を、電圧検出手段ＶＳＥＮ１１及び
ＶＳＥＮ２１のそれぞれの検出信号として、検出電圧入
力ポートＶｆ１及びＶｆ２を介して読み取るＡ／Ｄ変換
器Ａ／Ｄ，第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ１及
び第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２をそれぞれ
スイッチングさせるためのＰＷＭ信号を発生させて、Ｐ
ＷＭ出力ポートＰＷＭ１及びＰＷＭ２からそれぞれ出力
するＰＷＭカウンタ（制御カウンタ）ＰＷＭ，ＰＷＭカ
ウンタ（制御カウンタ）ＰＷＭにクロック信号ＣＬＯＣ
Ｋを供給するクロック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣ
Ｋ，マイクロプロセッサＣＰＵのプログラムを内蔵する
読み出し専用メモリＲＯＭ，データを一時保存するラン
ダムアクセスメモリＲＡＭなどにより構成されている。

【００２２】また、第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／
ＤＣ２に設けられた電源制御手段ＣＯＮＴの電源回路か
らの電源供給用ポートとして、電源制御手段ＣＯＮＴに
は、高圧側電源端子ＶＣＣと、低圧側端子であるグラン
ドＧＮＤとが備えられている。更に、電源制御手段ＣＯ
ＮＴには、前述の信号入出力ポートの他に、当該スイッ
チング電源装置ＳＷＰが搭載される画像形成装置全体を
制御している画像形成制御手段の制御板との間で、各種
の情報を送受信するための通信用ポートＳ１と、ＰＷＭ
信号の上限検知信号であるＰＷＭｌｉｍｉｔを送信する
ためのＰＷＭｌｉｍｉｔ出力ポートが備えられている。

【００２３】次に、スイッチング電源装置ＳＷＰの第一
のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ１及び第二のＤＣ／
ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２の各コンバータ起動動作に
ついて、説明する。画像形成装置に備えられている主電
源スイッチＳＷ１をオンにすると、ＡＣ電源ＡＣからＡ
Ｃ電圧が主電源スイッチＳＷ１を介して、スイッチング
電源装置ＳＷＰに供給され、スイッチング電源ＳＷＰの
ダイオードブリッジＤＢ１から、抵抗Ｒ１を介して起動
回路のリレーＲＡ２に電流が流れて、リレーＲＡ２の接
点ｒａ２がオンとなる。

【００２４】これにより、電源制御手段ＣＯＮＴの電源
端子ＶＣＣにバッテリＢ１からダイオードＤ１を介して
電圧が供給され、電源制御手段ＣＯＮＴが起動される。
電源制御手段ＣＯＮＴが起動されると、電源制御手段Ｃ
ＯＮＴは、まず、制御系に用いられる第二のＤＣ／ＤＣ
コンバータＤＣ／ＤＣ２を起動するための制御を開始す
る。ＰＷＭ出力ポートＰＷＭ２から出力されるＰＷＭ信
号により第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２が起
動されると、第二の出力端子Ｖｏｕｔ２からの直流電源
が、画像形成装置の画像形成制御手段（エンジン制御手
段）に供給され、画像形成制御手段（エンジン制御手
段）が起動される。次に、電源制御手段ＣＯＮＴは、Ｐ
ＷＭ出力ポートＰＷＭ１から出力されるＰＷＭ信号によ
り、パワー系の直流電源を生成している第一のＤＣ／Ｄ
ＣコンバータＤＣ／ＤＣ１を起動させて、一連の起動処
理を完了する。

【００２５】次に、図３を用いて、請求項１と請求項２
とに記載のスイッチング電源装置ＳＷＰに用いるスイッ
チング制御信号を生成するＰＷＭカウンタ（制御カウン
タ）ＰＷＭを駆動するためのクロック信号ＣＬＯＣＫを
生成するクロック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣＫの回
路ブロック構成について説明する。即ち、図３において
は、水晶振動子と水晶発振器とにより、図２に示すＰＷ
Ｍカウンタ（制御カウンタ）ＰＷＭを駆動するクロック
信号ＣＬＯＣＫを生成している。本実施例においては、
クロック信号ＣＬＯＣＫの周波数は、第一のＤＣ／ＤＣ
コンバータＤＣ／ＤＣ１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ
ＤＣ／ＤＣ２の各コンバータにおけるスイッチング周波
数１００ｋＨｚの５００倍に相当する５０ＭＨｚであ
る。かくのごとく、クロック信号ＣＬＯＣＫの周波数を
各前記コンバータにおけるスイッチング周波数の５００
倍に選ぶことにより、スイッチングデューティを１／５
００＝０.２％刻みで、設定することが出来、精度の高
い出力制御を実現することが出来る。

【００２６】次に、図４を用いて、請求項３に記載のス
イッチング電源装置ＳＷＰに用いるスイッチング制御信
号を生成するＰＷＭカウンタ（制御カウンタ）ＰＷＭを
駆動するためのクロック信号ＣＬＯＣＫを生成するクロ
ック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣＫの回路ブロック構
成について説明する。図４は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌ
ｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いることにより、発振周波
数が一定範囲で変動するように制御されたクロック信号
生成回路であり、図２に示すＰＷＭカウンタ（制御カウ
ンタ）ＰＷＭを駆動するクロック信号ＣＬＯＣＫを生成
している。本実施例においては、クロック信号ＣＬＯＣ
Ｋの周波数は、５０ＭＨｚを基準としており、約１ＭＨ
ｚの範囲で低い周波数側に順次発振周波数が変動するよ
うに制御されている。

【００２７】即ち、基準となる水晶発振器からのクロッ
ク信号と電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力を分周器によ
り分周させた分周クロック信号とを位相検出器で位相比
較し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通した電圧に、周
波数変動用に設けられた三角波発振器からの電圧を加え
ることにより電圧制御発振器（ＶＣＯ）を制御してい
る。而して、電圧制御発振器（ＶＣＯ）から出力される
クロック信号ＣＬＯＣＫは、前記三角波発振器からの電
圧レベルに応じて、５０ＭＨｚから約１ＭＨｚの範囲内
で、徐々に周波数を変動させたクロック周波数が生成さ
れることになる。

【００２８】次に、図５を用いて、請求項１，請求項
２，請求項３に記載のスイッチング電源装置ＳＷＰに用
いるＰＷＭカウンタ（制御カウンタ）ＰＷＭの出力信号
であるＰＷＭ信号の信号波形について説明する。ＰＷＭ
信号の周期Ｔ０に対する信号ＯＮ期間Ｔ１の比率（Ｔ１
／Ｔ０）をＰＷＭデューティ（即ち、各コンバータをス
イッチングさせるスイッチングデューティとなる）と称
している。ここに、周期Ｔ０が、第一のＤＣ／ＤＣコン
バータＤＣ／ＤＣ１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ
／ＤＣ２の各コンバータのスイッチング周期となり、信
号ＯＮ期間Ｔ１が、第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／
ＤＣ１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２の各
コンバータのスイッチングＯＮ期間となる。また、周期
Ｔ０の逆数が、第一のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ
１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータＤＣ／ＤＣ２の各コン
バータにおけるスイッチング周波数になる。

【００２９】周期Ｔ０と信号ＯＮ期間Ｔ１の値（時間
幅）は、ＰＷＭカウンタ（制御カウンタ）ＰＷＭ内に備
えられている、それぞれ、周期カウンタと信号ＯＮ期間
カウンタとに、マイクロプロセッサＣＰＵが設定値を書
き込むことにより制御される。この２つのカウンタ即ち
周期カウンタと信号ＯＮ期間カウンタとに書き込まれた
値と、クロック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣＫのクロ
ック信号ＣＬＯＣＫの周期とを乗じた値が、それぞれ、
周期Ｔ０と信号ＯＮ期間Ｔ１の値（時間幅）になる。本
実施例においては、クロック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬ
ＯＣＫのクロック信号ＣＬＯＣＫの周波数は５０ＭＨｚ
としているので、クロック信号ＣＬＯＣＫの周期は２０
ナノ秒である。ここで、たとえば、周期カウンタの設定
値を５００とすると、周期Ｔ０即ち各前記コンバータの
スイッチング周期は、２０ナノ秒×５００＝１０マイク
ロ秒となり、各前記コンバータにおけるスイッチング周
波数は、１００ｋＨｚになる。マイクロプロセッサＣＰ
Ｕは、該マイクロプロセッサＣＰＵの制御周期である
０.４ミリ秒毎に、各前記コンバータからの出力値を検
出して、該出力値に応じて、前記信号ＯＮ期間カウンタ
の値を更新させることにより、ＰＷＭ信号のＰＷＭデュ
ーティ（即ち、スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０を
制御している。

【００３０】次に、図６を用いて、請求項１に記載のス
イッチング電源装置ＳＷＰにおいて用いられるＰＷＭカ
ウンタＰＷＭの出力信号であるＰＷＭ信号を更新制御す
る動作について説明する。ここに、図６は、請求項１に
記載のスイッチング電源装置ＳＷＰにおいて用いられる
ＰＷＭカウンタＰＷＭの出力信号であるＰＷＭ信号を更
新制御する更新制御フローチャートである。図６に示す
ＰＷＭカウンタ更新制御フローチャートの動作は、マイ
クロプロセッサＣＰＵの制御周期である０.４ミリ秒毎
に、起動される。

【００３１】まず、Ａ／ＤコンバータＡ／Ｄを使って、
スイッチング電源装置ＳＷＰにおける第一の出力端子Ｖ
ｏｕｔ１及び第二の出力端子Ｖｏｕｔ２の出力電圧値を
検知する（ステップＳ１）。次に、ＰＷＭデューティ
（スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０を演算する（ス
テップＳ２）。即ち、目標とする出力電圧値と検知した
現在の出力電圧値との差に各コンバータにおけるゲイン
パラメータを乗算させたものに、現在のＰＷＭデューテ
ィ（スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０を加算したも
のを算出する。而して、次に設定すべきＰＷＭデューテ
ィ（スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０が算出され、
各コンバータのスイッチングＯＮ時間Ｔ１とスイッチン
グ周期Ｔ０との比が求められる。ここまでは、後述す
る、図８に示す請求項２の場合及び図１０に示す請求項
３の場合とにおけるＰＷＭカウンタＰＷＭの出力となる
ＰＷＭ信号の更新制御の動作についても、全く同じであ
る。

【００３２】次に、図６に示すごとく、請求項１に記載
のスイッチング電源装置ＳＷＰにおいては、各コンバー
タのスイッチング周期の基となる周期カウンタ値を演算
する（ステップＳ３）。即ち、周期カウンタ基準値であ
る５００に、後述するように設定されている加算値を加
算して、次に設定すべき周期カウンタ値を求める。かか
る加算処理により、次回の各コンバータに設定されるス
イッチング周期の基になる周期カウンタ値を確実に変更
せしめることが可能となり、各コンバータにおけるスイ
ッチング周波数を確実に変更させることができる。

【００３３】次に、次回の起動周期（即ち、マイクロプ
ロセッサＣＰＵの次回の制御周期である、例えば、０.
４ミリ秒後）で使う前記加算値をあらかじめ計算してお
く。即ち、前記加算値に１加算して（ステップＳ４）、
該加算結果の加算値が最大値を越えたかチェックする
（ステップＳ５）。最大値（例えば、１０）を越えてい
る場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、前記加算値を初期値
の０に初期値化する（ステップＳ６）。即ち、前記加算
値は、０から始まり、起動周期（即ち、制御周期）毎に
１ずつ増加して、最大値である１０になると、次は０に
戻る動作を繰り返す。

【００３４】今までのステップによって演算された、Ｐ
ＷＭデューティ（スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０
と周期カウンタ値とを使って、前記信号ＯＮ期間カウン
タ値が演算される（ステップＳ７）。即ち、周期カウン
タ値とＰＷＭデューティ（スイッチングデューティ）Ｔ
１／Ｔ０とを乗算することにより、次に設定すべきＰＷ
Ｍデューティ（スイッチングデューティ）となる信号Ｏ
Ｎ期間カウンタ値を算出する。更に、算出されたＰＷＭ
カウンタＰＷＭの前記周期カウンタ値と前記信号ＯＮ期
間カウンタ値とを、ＰＷＭカウンタＰＷＭに更新設定し
て、終了する（ステップＳ８）。更新設定されたＰＷＭ
カウンタＰＷＭの前記周期カウンタ値と前記信号ＯＮ期
間カウンタ値とに、クロック信号ＣＬＯＣＫの周期２０
ナノ秒が乗ぜられることにより、各コンバータのスイッ
チング周期とスイッチングＯＮ時間とが導出される。而
して、周期カウンタ値が演算されるたびに、周期Ｔ０即
ち各コンバータのスイッチング周期を変化させることが
出来、各コンバータのスイッチング周波数を確実に変更
させることが可能となる。

【００３５】図６に示すＰＷＭカウンタ更新制御フロー
チャートの動作は、前記信号ＯＮカウンタ値（即ち、ス
イッチングＯＮ時間）を更新するためのマイクロプロセ
ッサＣＰＵの制御周期である０.４ミリ秒毎に、前記信
号ＯＮ期間カウンタ値（即ち、スイッチングＯＮ時間）
と共に前記周期カウンタ値（即ち、スイッチング周期）
を変更させることにより、各コンバータのスイッチング
周期を変更させ、スイッチング周波数を変更させること
としているが、かかる場合に限るものではない。即ち、
前記信号ＯＮ期間カウンタ値（即ち、スイッチングＯＮ
時間）を変更制御する各制御周期毎（０.４ミリ秒毎）
に前記周期カウンタ値（即ち、スイッチング周期）を変
更せずに、１乃至整数倍の前記制御周期毎に、前記周期
カウンタ値（即ち、スイッチング周期）を変更するよう
に制御しても良い。

【００３６】また、一例として、クロック信号ＣＬＯＣ
Ｋの周期が２０ナノ秒の場合における周期カウンタ値と
各コンバータのスイッチング周波数との関係を図７に示
す。

【００３７】次に、図８を用いて、請求項２に記載のス
イッチング電源装置ＳＷＰにおいて用いられるＰＷＭカ
ウンタＰＷＭの出力信号であるＰＷＭ信号を更新制御す
る動作について説明する。ここに、図８は、請求項２に
記載のスイッチング電源装置ＳＷＰにおいて用いられる
ＰＷＭカウンタＰＷＭの出力信号であるＰＷＭ信号を更
新制御する更新制御フローチャートである。図８に示す
ＰＷＭカウンタ更新制御フローチャートの動作は、マイ
クロプロセッサＣＰＵの制御周期である０.４ミリ秒毎
に、起動される。

【００３８】まず、前記図６の場合と同様にして、スイ
ッチング電源装置ＳＷＰの出力電圧値を検知し（ステッ
プＳ１１）、ＰＷＭデューティ（スイッチングデューテ
ィ）Ｔ１／Ｔ０を演算する（ステップＳ１２）。次に、
図８に示すごとく、請求項２に記載のスイッチング電源
装置ＳＷＰにおいては、後述する図９に示すＰＷＭカウ
ンタ値テーブル（スイッチング制御テーブル）を用い
て、ＰＷＭデューティ（スイッチングデューティ）Ｔ１
／Ｔ０に応じた、周期カウンタ値と信号ＯＮ期間カウン
タ値とを求める（ステップＳ１３）。次に、求められた
ＰＷＭカウンタＰＷＭの周期カウンタ値と信号ＯＮ期間
カウンタ値とを、ＰＷＭカウンタＰＷＭに更新設定し
て、終了する（ステップＳ１４）。更新設定されたＰＷ
ＭカウンタＰＷＭの前記周期カウンタ値と前記信号ＯＮ
期間カウンタ値とに、クロック信号ＣＬＯＣＫの周期２
０ナノ秒が乗ぜられることにより、各コンバータのスイ
ッチング周期とスイッチングＯＮ時間とが導出される。

【００３９】ここに、図９に示すＰＷＭカウンタ値テー
ブル（スイッチング制御テーブル）は、ＰＷＭデューテ
ィ（スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０の０.２％刻
み毎の各値に対応させて、周期カウンタ値と信号ＯＮ期
間カウンタ値とをあらかじめ登録しているテーブルであ
り、０.２％違いで隣接しているＰＷＭデューティ（ス
イッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０間では、異なる周期
カウンタ値（即ち、各コンバータのスイッチング周期が
異なるスイッチング周期）となるように作成されてい
る。なお、ＰＷＭデューティ（スイッチングデューテ
ィ）Ｔ１／Ｔ０の０.２％刻みとは、クロック信号ＣＬ
ＯＣＫの周波数を各コンバータにおけるスイッチング周
波数の５００倍に選んだ場合を一例として示したもので
あり、最小の刻み単位を示している。

【００４０】スイッチング電源装置ＳＷＰの入力電源で
あるＡＣ電源ＡＣの電源電圧や、スイッチング電源装置
ＳＷＰの出力電流が安定している時においては、ステッ
プＳ１２で演算されたＰＷＭデューティ（スイッチング
デューティ）Ｔ１／Ｔ０は、微少の変動しか持たない。
したがって、隣接したＰＷＭデューティ（スイッチング
デューティ）Ｔ１／Ｔ０に異なる周期カウンタ値を割当
てることにより、かかる微少の変動の場合であっても、
周期Ｔ０を変化させることが出来、而して、各コンバー
タのスイッチング周期を変更させ、各コンバータのスイ
ッチング周波数も確実に変更させることが可能となる。
ＡＣ入力電圧や出力電流が不安定で、絶えず変動してい
る場合にあっては、ステップＳ１２で演算されたＰＷＭ
デューティ（スイッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０は大
きく変動するので、同様に、周期Ｔ０を変化させること
が出来、而して、各コンバータのスイッチング周期を変
更させ、各コンバータのスイッチング周波数も変更させ
ることが可能となる。なお、クロック信号ＣＬＯＣＫの
周期が２０ナノ秒の場合における周期カウンタ値と各コ
ンバータのスイッチング周波数との関係は、請求項１の
場合と同じく図７の関係になる。

【００４１】最後に、図１０を用いて、請求項３に記載
のスイッチング電源装置ＳＷＰにおいて用いられるＰＷ
ＭカウンタＰＷＭの出力信号であるＰＷＭ信号を更新制
御する動作について説明する。ここに、図１０は、請求
項３に記載のスイッチング電源装置ＳＷＰにおいて用い
られるＰＷＭカウンタＰＷＭの出力信号であるＰＷＭ信
号を更新制御する更新制御フローチャートである。図１
０に示すＰＷＭカウンタ更新制御フローチャートの動作
は、マイクロプロセッサＣＰＵの制御周期である０.４
ミリ秒毎に、起動される。

【００４２】まず、前記図６の場合と同様にして、スイ
ッチング電源装置ＳＷＰの出力電圧値を検知し（ステッ
プＳ２１）、ＰＷＭデューティ（スイッチングデューテ
ィ）Ｔ１／Ｔ０を演算する（ステップＳ２２）。次に、
図１０に示すごとく、請求項３に記載のスイッチング電
源装置ＳＷＰにおいては、固定の周期カウンタ値５００
とステップＳ２２にて演算されたＰＷＭデューティ（ス
イッチングデューティ）Ｔ１／Ｔ０とから、信号ＯＮ期
間カウンタ値を演算する（ステップＳ２３）。即ち、周
期カウンタ値とＰＷＭデューティ（スイッチングデュー
ティ）Ｔ１／Ｔ０とを乗算して、信号ＯＮ期間カウンタ
値を算出する。更に、算出されたＰＷＭカウンタＰＷＭ
の信号ＯＮ期間カウンタ値を、ＰＷＭカウンタＰＷＭに
更新設定して、終了する（ステップＳ２４）。更新設定
されたＰＷＭカウンタＰＷＭの前記信号ＯＮ期間カウン
タ値に、クロック信号ＣＬＯＣＫの周期が乗ぜられるこ
とにより、各コンバータのスイッチングＯＮ時間が導出
される。

【００４３】ここに、クロック信号ＣＬＯＣＫは、図４
に示すＰＬＬ回路からなるクロック信号生成回路ＰＷＭ
＿ＣＬＯＣＫにより、自律的に、発振周波数が変動され
て生成されているものであり、クロック信号ＣＬＯＣＫ
の周波数が５０ＭＨｚの場合、各コンバータのスイッチ
ング周波数は１００ｋＨｚになるが、クロック信号ＣＬ
ＯＣＫの周波数が４９ＭＨｚの場合、スイッチング周波
数は９８ｋＨｚになる。また、前記信号ＯＮ期間カウン
タ値に、該クロックＣＬＯＣＫの周波数に相当するクロ
ック周期が乗ぜられることにより、各コンバータのスイ
ッチングＯＮ時間が与えられる。

【００４４】即ち、請求項３に記載のスイッチング電源
装置ＳＷＰにおいては、図４に示すクロック信号生成回
路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣＫブロック内の三角波発振器によ
り、マイクロプロセッサＣＰＵとは独立して、自律的
に、各コンバータのスイッチング周波数を変動させてい
るので、スイッチング周波数は、マイクロプロセッサＣ
ＰＵの制御周期とは非同期に、かつ、連続的に変更させ
ることができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載のスイッチング電源装置
においては、スイッチングデューティを更新する都度、
又は、数回のスイッチングデューティの更新に付き一回
の割合で、スイッチング周期を増減させて、スイッチン
グ周波数を変化させることにより、スイッチング周波数
の整数倍の周波数として放射される電磁波が特定の周波
数に集中することを防止することができ、特定の周波数
に集中した電磁波が放出されることを防止したスイッチ
ング電源装置を得ることができる。

【００４６】請求項２に記載のスイッチング電源装置に
おいては、隣接するスイッチングデューティ値の間で
は、異なるスイッチング周期を設定させるようにあらか
じめ登録したスイッチング制御テーブル（即ち、ＰＷＭ
カウンタ値テーブル）を用意し、出力電圧の微少な変動
に伴い、スイッチングデューティを更新する際に、スイ
ッチングデューティ値により該スイッチング制御テーブ
ルを索引して、スイッチング周期の基となる周期時間設
定値とを求めて、隣接するスイッチングデューティ間で
もスイッチング周期即ちスイッチング周波数を変更させ
ることにより、スイッチング周波数の整数倍の周波数と
して放射される電磁波が特定の周波数に集中することを
防止することができ、特定の周波数に集中した電磁波が
放出されることを防止したスイッチング電源装置を得る
ことができる。

【００４７】請求項３に記載のスイッチング電源装置に
おいては、ＰＷＭ信号を生成するためのクロック信号
を、発振周波数が一定範囲で変動するＰＬＬ回路を用い
て生成して、スイッチング周波数を変化させることによ
り、スイッチング周波数の整数倍の周波数として放射さ
れる電磁波が特定の周波数に集中することを防止するこ
とができ、特定の周波数に集中した電磁波が放出される
ことを防止したスイッチング電源装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１，請求項２，請求項３に記載のスイ
ッチング電源装置ＳＷＰの回路ブロック図である。

【図２】 請求項１，請求項２，請求項３に記載のスイ
ッチング電源装置ＳＷＰに搭載する電源制御手段ＣＯＮ
Ｔの回路ブロック図である。

【図３】 請求項１と請求項２とに記載のスイッチング
電源装置ＳＷＰに用いるスイッチング制御信号を生成す
るＰＷＭカウンタＰＷＭを駆動するためのクロック信号
を生成するクロック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣＫの
回路ブロック構成図である。

【図４】 請求項３に記載のスイッチング電源装置ＳＷ
Ｐに用いるスイッチング制御信号を生成するＰＷＭカウ
ンタＰＷＭを駆動するためのクロック信号を生成するク
ロック信号生成回路ＰＷＭ＿ＣＬＯＣＫの回路ブロック
構成図である。

【図５】 請求項１，請求項２，請求項３に記載のスイ
ッチング電源装置ＳＷＰに用いるＰＷＭカウンタＰＷＭ
の出力信号であるＰＷＭ信号の信号波形を示す波形図で
ある。

【図６】 請求項１に記載のスイッチング電源装置ＳＷ
Ｐにおいて用いられるＰＷＭカウンタＰＷＭの出力信号
であるＰＷＭ信号を更新制御する更新制御フローチャー
トである。

【図７】 請求項１と請求項２とに記載のスイッチング
電源装置ＳＷＰにおいて用いられるクロック信号ＣＬＯ
ＣＫの周期が２０ナノ秒の場合における周期カウンタ値
と各コンバータのスイッチング周波数との関係を示す図
である。

【図８】 請求項２に記載のスイッチング電源装置ＳＷ
Ｐにおいて用いられるＰＷＭカウンタＰＷＭの出力信号
であるＰＷＭ信号を更新制御する更新制御フローチャー
トである。

【図９】 請求項２に記載のスイッチング電源装置ＳＷ
Ｐにおいて用いられるＰＷＭカウンタ値テーブルを示す
図である。

【図１０】 請求項３に記載のスイッチング電源装置Ｓ
ＷＰにおいて用いられるＰＷＭカウンタＰＷＭの出力信
号であるＰＷＭ信号を更新制御する更新制御フローチャ
ートである。

【符号の説明】

Ａ／Ｄ…Ａ／Ｄ変換器、ＡＣ…ＡＣ電源、Ｂ１…バッテ
リ、Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ３１…コンデンサ、ＣＨ
１１，ＣＨ２１…チョークコイル、ＣＬＯＣＫ…クロッ
ク信号、ＣＯＮＴ…電源制御手段、ＣＰＵ…マイクロプ
ロセッサ、ＣＶ３１…定電圧回路、Ｄ１，Ｄ１１，Ｄ１
２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２…ダイオード、Ｄ
Ｂ１…ダイオードブリッジ、ＤＣ／ＤＣ１…第一のＤＣ
／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣ２…第二のＤＣ／ＤＣコ
ンバータ、ＤＲＩＶ１１，ＤＲＩＶ２１…ドライブ回
路、ＦＥＴ１１，ＦＥＴ２１…スイッチ素子、ＧＮＤ…
グランド、ＰＷＭ…ＰＷＭカウンタ、ＰＷＭ＿ＣＬＯＣ
Ｋ…クロック信号生成回路、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２…ＰＷ
Ｍ出力ポート、ＰＷＭｌｉｍｉｔ…ＰＷＭｌｉｍｉｔ出
力ポート、Ｒ１…抵抗、ＲＡ２…リレー、ｒａ２…リレ
ー接点、ＲＡＭ…ランダムアクセスメモリ、ＲＯＭ…読
み出し専用メモリ、Ｓ１…通信用ポート、ＳＷ１…主電
源スイッチ、ＳＷＰ…スイッチング電源装置、Ｔ１１，
Ｔ２１…トランス、ＶＣＣ…電源端子、Ｖｆ１，Ｖｆ２
…検出電圧入力ポート、Ｖｏｕｔ１…第一の出力端子、
Ｖｏｕｔ２…第二の出力端子、ＶＳＥＮ１１，ＶＳＥＮ
２１…電圧検出手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源又は整流平滑された交流電源か
   ら電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／
   ＤＣコンバータの出力を所望の値に制御する為に該ＤＣ
   ／ＤＣコンバータのスイッチング制御を行なう制御手段
   と、該スイッチング制御の為のスイッチング周期とスイ
   ッチングＯＮ時間とを指定する制御信号を生成するため
   の制御カウンタと、該制御カウンタを動作させるクロッ
   ク信号を生成するクロック信号生成手段と、を有するス
   イッチング電源装置において、前記スイッチング周期
   を、前記スイッチングＯＮ時間を変更制御するための制
   御周期の１乃至整数倍の周期において、任意のスイッチ
   ング周期に変更して設定させることができることを特徴
   とするスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】 直流電源又は整流平滑された交流電源か
   ら電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／
   ＤＣコンバータの出力を所望の値にする為に該ＤＣ／Ｄ
   Ｃコンバータのスイッチング制御を行なう制御手段と、
   該スイッチング制御の為のスイッチング周期とスイッチ
   ングＯＮ時間とを指定する制御信号を生成するための制
   御カウンタと、該制御カウンタを動作させるクロック信
   号を生成するクロック信号生成手段と、を有するスイッ
   チング電源装置において、前記スイッチング周期が、複
   数種類の時間間隔のスイッチング周期を有し、かつ、前
   記スイッチングＯＮ時間の割合を示すスイッチングデュ
   ーティの値に応じて、複数種類の時間間隔からなる前記
   スイッチング周期のいずれかが選択されるスイッチング
   制御テーブルを有し、該スイッチング制御テーブルの隣
   接する値を有するスイッチングデューティ間において
   は、確実に異なるスイッチング周期が選択されるよう
   に、前記スイッチング制御テーブルが構成されているこ
   とを特徴とするスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 直流電源又は整流平滑された交流電源か
   ら電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／
   ＤＣコンバータの出力を所望の値にする為に該ＤＣ／Ｄ
   Ｃコンバータのスイッチング制御を行なう制御手段と、
   該スイッチング制御の為のスイッチング周期とスイッチ
   ングＯＮ時間とを指定する制御信号を生成するための制
   御カウンタと、該制御カウンタを動作させるクロック信
   号を生成するクロック信号生成手段と、を有するスイッ
   チング電源装置において、前記クロック信号の周波数
   を、前記スイッチングＯＮ時間を変更制御するための制
   御周期と、非同期に変動させることができるクロック信
   号生成手段を有していることを特徴とするスイッチング
   電源装置。